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Title:
METHOD FOR PRODUCING A BIODIGESTER REACTOR AND MEMBRANE TEMPLATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/088818
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a biodigester reactor from a rectangular membrane template, the method comprising the steps of making cuts on a first pair of opposite ends of the rectangular template to remove membrane that forms two quadrilaterals for each opposite end, joining the edge of an end of the second pair of ends of the rectangular template, joining each fourth side of the quadrilateral to the adjacent side of said fourth side, and joining the remaining edges of the first pair of opposite ends, thereby completely sealing the sleeve. Also disclosed is a membrane template for assembling a biodigester reactor.

Inventors:
EATON ALEXANDER BENNET (MX)
Application Number:
PCT/MX2018/050022
Publication Date:
May 09, 2019
Filing Date:
September 21, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BUEN MANEJO DEL CAMPO S A DE C V (MX)
International Classes:
A01C3/02; B65D88/16; C12M1/00; C12M1/24
Domestic Patent References:
WO2011133023A12011-10-27
Foreign References:
US20020148401A12002-10-17
US4100023A1978-07-11
US4579654A1986-04-01
US3356120A1967-12-05
US3962959A1976-06-15
US5151076A1992-09-29
Other References:
DAVIS, C.H. ET AL.: "A combined digester and gasholder PVC plastic tube biogas unit", ADAB NEWS, 1983, pages 35 - 41, XP055612933, Retrieved from the Internet [retrieved on 20180212]
HOUSE, D.: "How to build a plastic bag digester", THE COMPLETE BIOGAS HANDBOOK, 22 June 2016 (2016-06-22), Retrieved from the Internet [retrieved on 20181202]
Attorney, Agent or Firm:
ALCANTARA TALAVERA, Magno (MX)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1 . Un método para fabricar un reactor biodigestor a partir de una plantilla rectangular de membrana, el método comprendido por los pasos de:

realizar cortes, sobre un primer par de extremos opuestos de plantilla rectangular, para remover membrana que forme dos cuadriláteros por cada dicho extremo opuesto, en donde cada cuadrilátero incluye dos primeros lados que son no-consecutivos y paralelos que a su vez son paralelos al segundo par de extremos opuestos de plantilla rectangular y un tercer lado que es ortogonal a los dos primeros lados que se encuentra sobre el borde correspondiente de plantilla rectangular, y en donde la distancia de separación entre dichos cuadriláteros es la misma distancia que la suma de las distancias de separación entre cada cuadrilátero y su extremo más cercano del segundo par de extremos de plantilla rectangular;

unir el borde de un extremo del segundo par de extremos de plantilla rectangular, con el borde del otro extremo del segundo par de extremos de plantilla rectangular, formando así una manga;

unir cada un cuarto lado de cuadrilátero con un lado adyacente de dicho cuarto lado, de manera que el lado adyacente de un cuadrilátero es el más cercano al lado adyacente de otro cuadrilátero sellando así parcialmente la manga; y

unir los bordes restantes del primer par de extremos opuestos, sellando así totalmente la manga.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde uno de los lados paralelos de cuadrilátero tiene mayor longitud al otro de los lados paralelos de cuadrilátero, definiendo así un lado paralelo mayor y un lado paralelo menor de cuadrilátero, y asimismo definiendo un cuarto lado de cuadrilátero que no es ortogonal a dichos lados paralelos.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, en donde el lado paralelo mayor tiene una longitud que depende de las propiedades mecánicas del material de membrana.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde al menos uno de los lados paralelos de cuadrilátero tiene una longitud de 60% ±5% la distancia definida por el diámetro que formaría la manga.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el método además incluye el paso de:

realizar un corte adicional, en donde dicho corte es recto y paralelo al extremo distal de plantilla rectangular, y en donde dicho corte se realiza entre cada lado mayor de cuadrilátero de cada primer extremo.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde los lados paralelos de cuadrilátero tienen la misma longitud definiendo así un cuarto lado de cuadrilátero que es ortogonal a dichos lados paralelos.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la distancia de separación entre lados paralelos de cuadrilátero depende de las propiedades mecánicas del material de membrana.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la distancia de separación entre lados paralelos de cuadrilátero es de 18% ±10% la distancia de separación entre los bordes del segundo par de extremos opuestos de la plantilla rectangular.

9. Una plantilla de membrana para armar un reactor biodigestor, la plantilla, a partir de una forma rectangular, incluye:

cortes, sobre un primer par de extremos opuestos de plantilla rectangular, para remover membrana que forme dos cuadriláteros por cada dicho extremo opuesto, en donde cada cuadrilátero incluye dos primeros lados que son no-consecutivos y paralelos que a su vez son paralelos al segundo par de extremos opuestos de plantilla rectangular y un tercer lado que es ortogonal a los dos primeros lados que se encuentra sobre el borde correspondiente de plantilla rectangular, y en donde la distancia de separación entre dichos cuadriláteros es la misma distancia que la suma de las distancias de separación entre cada cuadrilátero y su extremo más cercano del segundo par de extremos de plantilla rectangular;

medios para unir el borde de un extremo del segundo par de extremos de plantilla rectangular, con el borde del otro extremo del segundo par de extremos de plantilla rectangular, formando así una manga; medios para unir cada un cuarto lado de cuadrilátero con un lado adyacente de dicho cuarto lado, de manera que el lado adyacente de un cuadrilátero es el más cercano al lado adyacente de otro cuadrilátero sellando así parcialmente la manga; y

medios para unir los bordes restantes del primer par de extremos opuestos, sellando así totalmente la manga.

1 0. La plantilla de conformidad con la reivindicación 9, en donde uno de los lados paralelos de cuadrilátero tiene mayor longitud al otro de los lados paralelos de cuadrilátero, definiendo así un lado paralelo mayor y un lado paralelo menor de cuadrilátero, y asimismo definiendo un cuarto lado de cuadrilátero que no es ortogonal a dichos lados paralelos.

1 1 . La plantilla de conformidad con la reivindicación 1 0, en donde el lado paralelo mayor tiene una longitud que depende de las propiedades mecánicas del material de membrana.

12. La plantilla de conformidad con la reivindicación 9, en donde al menos uno de los lados paralelos de cuadrilátero tiene una longitud de 60% ±5% al distancia definida por el diámetro que formaría la manga.

13. La plantilla de conformidad con la reivindicación 9, en donde el método además incluye el paso de:

realizar un corte adicional, en donde dicho corte es recto y paralelo al extremo distal de plantilla rectangular, y en donde dicho corte se realiza entre cada lado mayor de cuadrilátero de cada primer extremo.

14. La plantilla de conformidad con la reivindicación 9, en donde los lados paralelos de cuadrilátero tienen la misma longitud definiendo así un cuarto lado de cuadrilátero que es ortogonal a dichos lados paralelos.

15. La plantilla de conformidad con la reivindicación 9, en donde la distancia de separación entre lados paralelos de cuadrilátero depende de las propiedades mecánicas del material de membrana.

1 6. La plantilla de conformidad con la reivindicación 9, en donde la distancia de separación entre lados paralelos de cuadrilátero es de 18% ±1 0% de la distancia de separación entre los bordes del segundo par de extremos opuestos de la plantilla rectangular.

Description:
MÉTODO PARA FABRICAR UN REACTOR BIODIGESTOR Y PLANTILLA DE MEMBRANA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de los sistemas biodigestores, pero más particularmente, a un sistema biodigestor que incluye un reactor cuyo método de fabricación proporciona una vida útil más larga que el promedio encontrado en la técnica. El sistema biodigestor incluye, entre otros, un registro de entrada, un reactor y un registro de salida, en donde dicho sistema biodigestor produce fertilizante y gas acondicionado para uso doméstico. El sistema incluye métodos de fabricación y utilización. ANTECEDENTES

Los sistemas biodigestores son ampliamente conocidos en la técnica. Desde hace ya miles de años el hombre descubrió que a partir de material orgánico (excremento de ganado, excremento humano, frutas y verduras licuadas, etc.) es posible obtener gas metano, que llamaremos biogás, y un potente fertilizante orgánico que llamaremos biol, a través de una fermentación con bacterias anaeróbicas. En su forma más simple, un sistema biodigestor es un contenedor cerrado hermética e impermeablemente (llamado también reactor anaeróbico o bolsa), dentro del cual se deposita dicho material orgánico, en donde además se incluye una determinada mezcla con agua no-potable para que a través de la fermentación con bacterias anaeróbicas se produzca dicho biogás y biol; disminuyendo así el potencial contaminante de los excrementos, la atracción de insectos, la generación de gérmenes y los olores.

El biogás es un combustible capaz de sustituir combustibles fósiles o biomasa (leña). El biogás se genera por la descomposición del material orgánico, que también llamaremos biomasa, en un entorno húmedo y sin oxígeno, por medio de la actividad bacteriológica. El biogás se compone aproximadamente de 60% de metano (CH4) y 40% de dióxido de carbono (C02). Contiene mínimas cantidades de otros gases, entre ellos agua (H20) y ácido sulfhídrico (H2S). Es un poco más liviano que el aire, posee una temperatura de inflamación de 700 °C, su llama alcanza una temperatura de 870 °C, y puede usarse como combustible cuando el metano se encuentra en concentraciones mayores o iguales al 50%, ya que tiene un alto valor calórico.

El biol es un abono orgánico líquido que se origina a partir de la descomposición de materiales orgánicos, como estiércoles de animales, plantas verdes, frutos, entre otros, en ausencia de oxígeno. Contiene nutrientes que son asimilados fácilmente por las plantas haciéndolas más vigorosas y resistentes. La técnica empleada para obtener biol es a través de biodigestores.

Un sistema biodigestor común está comprendido por un reactor definido por una bolsa sellada que almacenará por un lapso de tiempo el estiércol y/o desechos orgánicos, que llamaremos material orgánico. Dicho reactor hace que el biogás que se produce por la descomposición sea almacenado y canalizado para su uso. El reactor común normalmente se instala dentro de una zanja que confina al menos parcialmente dicho reactor en sus paredes. El reactor incluye una entrada, que es por donde ingresa el material orgánico dentro del reactor, una salida de biol, y además una salida de biogás por donde es canalizado dicho biogás. Normalmente, el registro de entrada y el registro de salida se encuentran sellados a través de un sello de agua. Debido a la densidad del biogás, la salida de biogás se encuentra normalmente en la parte superior del reactor. El producto obtenido en cada una de las salidas es aprovechado, ya que el biogás puede ser utilizado como combustible, y el biol es utilizado como fertilizante orgánico.

La técnica para construir el reactor ha cambiado muy poco desde que se desarrollaron los primeros sistemas biodigestores, cambiando solamente el material tipo membrana con el que se fabrica dicho reactor. Actualmente, dada su disponibilidad, es común utilizar PVC como material de fabricación del reactor, ya que es fácil de obtener a un precio accesible. En este sentido, es ya sabido en la técnica que el contacto directo con los rayos solares acelera el proceso de descomposición del estiércol, sin embargo el PVC se degrada a corto plazo con dichos rayos solares, por lo que los usuarios cubren los reactores, o crean una especie de invernadero para dichos reactores, lo cual reduce la eficiencia y eleva el costo de implementación para biodigestores fabricados con PVC.

En la técnica, una de las formas para fabricar un reactor es tomar dos plantillas de material impermeable o membrana, habiendo una plantilla superior una plantilla inferior, en donde dichas plantillas tienen la misma forma, normalmente una forma ovalada o circular. Así, al sobreponer la plantilla superior sobre la inferior y unirlas sellando ambas plantillas en sus contornos o perímetros, se define un cuerpo que su interior puede inflarse formando un globo (en donde el globo hereda la forma de las plantillas) que posteriormente a través de orificios de dimensiones predefinidas se ingresa el material orgánico y/o se obtiene el gas y/o biol. Otra forma conocida en la técnica para fabricar un reactor es a partir de tres plantillas. La primera, siendo una plantilla rectangular que al unirse en sus lados paralelos más largos se forma una manga o tubo, el cual es sellado utilizando, por cada extremo, una plantilla circular cuyo diámetro es igual al del dicho tubo. De tal suerte que al final el reactor al ser inflado tiene un diseño similar al de una salchicha. En este sentido, se han identificado desventajas en los reactores fabricados a partir de plantillas con formas simples, es decir, a partir de la unión de plantillas rectangulares con circulares, ovales o equivalentes, pues cuando se introduce el material orgánico y se empieza a producir el biogás, es decir el material líquido más pesado en la parte inferior y el gas en la parte superior, dicho reactor se infla generando diferentes esfuerzos y formando una pluralidad de pliegues en su perímetro, o normalmente en las zonas donde se realiza la unión de plantilla. La superficie del reactor en donde se encuentran dichos pliegues está sometida a una pluralidad de esfuerzos no deseables sobre el material, ya que dichas zonas con el tiempo tienden a presentar fugas o desgarramientos, reduciendo la vida útil del reactor representando un riesgo para los usuarios. Del mismo modo, los pliegues no pueden ser evitados aun después de inflar a un máximo el reactor, ya que esto sólo aumenta los esfuerzos no deseados sobre el material, es decir, los pliegues se mantienen, pero ejerciendo mayores esfuerzos sobre el material.

De tal suerte que es deseable obtener un sistema biodigestor en donde la forma del reactor al ser inflado evite la generación de pliegues y que su forma se adapte al contenido que incluye sustancias de diferentes densidades.

Asimismo, es deseable que dicho reactor sea fabricado con un material que cumpla con las características de esfuerzos, y además que sea resistente a la radiación solar.

En este sentido, se ha identificado que el biogás obtenido no puede ser aprovechado directamente por algún usuario, ya que este gas contiene grandes cantidades de ácido sulfhídrico, el cual es altamente corrosivo, y contiene cantidades considerables de agua. De tal suerte que es igualmente deseable obtener un sistema biodigestor que incluya procesos de filtrado y/o refinación para que el biogas pueda ser aprovechado de forma expedita.

También se ha identificado que existe una necesidad de fabricar sistemas biodigestores de diferentes dimensiones y capacidades, en donde existe una relación directa entre el tamaño del sistema biodigestor y su capacidad de producción de biogas y biol. Sin embargo, está variación en las necesidades del usuario hacen difícil fabricar un sistema biodigestor estandarizado, ya que se necesitan varios metros cuadrados de membrana para fabricar un sistema biodigestor promedio. En este sentido, se ha identificado que las necesidades de los usuarios cambian con el tiempo, lo que ocasiona que en ciertos casos el usuario necesite ampliar su sistema biodigestor y con ello ampliar las capacidades de este, incluyendo el terreno requerido y la zanja correspondiente, sin embargo, la técnica utilizada actualmente para fabricar sistemas biodigestores no permite dicha ampliación. De tal suerte que es deseable un sistema biodigestor que permita o no el uso de zanjas para confinar al reactor de sistema biodigestor, facilitando así la implementación, y que asimismo perita interconexiones entre reactores para ampliar modularmente la capacidad del sistema biodigestor original. Así, es deseable diseñar un sistema biodigestor modular cuya complejidad en la fabricación no dependa del tamaño de dicho sistema y que permita ampliaciones futuras, en donde la interconexión entre diferentes biodigestores sea sencilla y proporcione un aumento en la producción de biogás y/o biol.

Finalmente, es deseable diseñar un sistema biodigestor que cubra todas las etapas del proceso, desde la introducción del estiércol, hasta la obtención de biol y biogás, aplicado directamente ya sea en una estufa, motor de combustión interna o cualquier otro aparato que tenga la capacidad de operar con dicho combustible.

SUMARIO

La presente invención se refiere a métodos, sistemas, dispositivos y/o aparatos relacionados con biodigestores y/o con la fabricación de biodigestores. El sistema biodigestor incluyendo un reactor; un registro de entrada conectado a dicho reactor; un registro de salida conectado a dicho reactor; una salida de biogás de reactor; una válvula de alivio de presión; un filtro para reducir sulfuro de hidrógeno; una membrana protectora y/o una trampa de agua. En una modalidad de invención, el material utilizado para fabricar ya sea el registro de entrada, el reactor y/o el registro de salida, es una geomembrana o también llamada membrana. La membrana se selecciona de la lista de: polietileno ya sea de alta o de baja densidad, polipropileno ya sea de alta o de baja densidad, de elastómero bituminoso o cloruro de polivinilo. Las técnicas aquí mostradas pueden aplicarse en la fabricación de cualquier tipo de bolsa sellada que aloje uno o varios tipos de fluidos, preferentemente a baja presión.

El reactor incluye por lo menos un orificio de entrada y por lo menos un orificio de salida. En una modalidad de invención, el reactor se conecta al registro de entrada y/o al registro de salida a través de un orificio de entrada y un orificio de salida respectivamente utilizando un sistema de tubería. En una modalidad de invención dicho sistema de tubería es un sistema de tubería de PVC o equivalente. Asimismo, en una modalidad de invención, la forma en que se une el sistema de tubería a cada orificio es a través de una brida. En una modalidad de invención dicha brida está compuesta por dos elementos que se unen a través de una relación tornillo-tuerca, en donde la forma de dichos elementos permite atrapar el material de geomembrana que se encuentra alrededor de cada orificio presionándolo conforme se aplica la unión tornillo-tuerca, y además permite conectar cada sistema de tubería. Asimismo, cada elemento de la brida incluye un empaque de material elástico impermeable como puede ser el caucho, o algún otro material equivalente que evite las fugas de fluidos. Cada brida acoplada ya sea en la conexión del registro entrada y/o en la conexión del registro de salida.

En una modalidad de invención la salida de gas del reactor incluye una brida y un sistema de tubería de biogás, en donde se acopla una válvula de alivio de presión que incluye una válvula de paso. Asimismo, el sistema de tubería de biogás incluye una trampa de agua y/o un filtro que reduce la cantidad de sulfuro de hidrógeno que se encuentra en el biogás obtenido. En una modalidad de invención, el material filtrante es cualquier material ferroso. En otra modalidad de invención, el material filtrante son fibras naturales como pueden ser las fibras de coco cuya composición permite reaccionar químicamente para extraer el sulfato de hidrógeno del biogas que sale del reactor.

En una modalidad de invención, el reactor está fabricado a partir de una sola plantilla de membrana sustancialmente rectangular, o también llamada membrana rectangular, a la cual se le realizan cortes para remover segmentos de membrana con forma cuadrilátera en cada extremo distal de rectángulo, es decir, en los lados menores de rectángulo. En este sentido, la plantilla de membrana sustancialmente rectangular es unida en cada extremo de sus lados mayores formando así una manga, cilindro o tubo. Un técnico en la materia notará que la ubicación de los cortes con forma cuadrilátera puede realizarse en los lados menores de rectángulo o en los lados mayores de rectángulo sin afectar la materia de la presente invención.

En una modalidad particular de invención, los cuadriláteros tienen forma rectangular. En otra modalidad particular de invención, los cuadriláteros tienen forma de trapecio rectangular. En otra modalidad de invención los cuadriláteros tienen forma de trapecio y forma rectangular. En este sentido, un trapecio está definido por un cuadrilátero que tiene dos lados no consecutivos paralelos llamados bases del trapecio, en donde la distancia media entre dichos lados paralelos se llamará media.

Así, cuando cada extremo opuesto de la membrana rectangular es cortado o se le quita dos segmentos con forma cuadrilátera y uniendo los dos extremos opuestos restantes de la membrana rectangular formando una manga, se obtiene una manga con cortes en sus extremos que llamaremos manga cortada. A partir de dicha manga cortada, es posible obtener el reactor de la presente invención.

En una modalidad de invención, se revela una técnica de fabricación modular de reactor en donde la plantilla de membrana rectangular es dividida en un segmento correspondiente al cuerpo (con forma de tubo o cilindro simple) y segmentos correspondientes a los extremos (con forma particular utilizando la técnica que evita la generación de pliegues). Así, cada segmento de extremo forma cada extremo de reactor y otro segmento de cuerpo forma el cuerpo del reactor. Ya que el diámetro del cuerpo corresponde al diámetro de los extremos, al mantener dicho diámetro el cuerpo puede variar en longitud y con ello variando la capacidad del reactor de manera que al unir cada segmento de extremo con el segmento de cuerpo de reactor se define el reactor final. En una modalidad de invención, la forma y dimensiones de cada plantilla de segmento de extremo de reactor y plantilla de segmento de cuerpo de reactor pueden variar sin afectar la materia de la presente invención. De esta forma, es posible aumentar o disminuir la capacidad de cada sistema biodigestor únicamente modificando la plantilla particular correspondiente al segmento de cuerpo de reactor. En una modalidad de invención, dicha plantilla particular de reactor es una plantilla rectangular simple.

En una modalidad de invención, el sistema biodigestor incluye un adaptador de gas a baja presión que permite acoplar a la línea de biogás un aparato o dispositivo quemador de gas compatible. Ejemplos de aparatos o dispositivos quemadores de gas se encuentran las estufas, calentadores, motores, etc.

Asimismo, en una modalidad de invención, el sistema de la presente invención incluye un mezclador que se acopla a un motor a gasolina común, de manera que el biogás sirve como combustible para dicho motor. En este sentido, el adaptador ayuda a que el biogas sea compatible con dicho motor saltándose etapas de la combustión interna para que sea inyectado directamente en la etapa no-líquida de la combustión interna y así ser quemado en su forma de gas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Fig. 1 muestra una modalidad del sistema biodigestor de la presente invención.

La Fig. 2 muestra una imagen de referencia del sistema biodigestor de la presente invención, en donde se incluye una estufa que es alimentada por el biogás.

La Fig. 3 muestra un ejemplo de plantillas simples que se utilizan para fabricar reactores en el arte previo. Las Fig. 4 muestra un segundo ejemplo fabricación de reactor a partir de plantillas simples, en este caso rectángulo y círculo.

La Fig. 5 muestra una imagen de los pliegues de un reactor del arte previo utilizando la técnica de la Fig. 4

La Fig. 6 muestra una plantilla utilizada para fabricar un reactor sin pliegues de conformidad con una modalidad de la presente invención, en donde se aprecian los cortes para remover formas rectangulares en cada lado de dicha plantilla.

La Fig. 7 muestra una plantilla utilizada para fabricar un reactor sin pliegues de conformidad con otra modalidad de la presente invención, en donde se aprecian los cortes para remover formas tipo trapecio en cada lado de dicha plantilla, y en donde asimismo se aprecia la media de trapecio definida por la distancia media entre lados paralelos de trapecio.

La Fig. 8 muestra una modalidad de invención, en donde se realiza un recorte adicional, por cada lado, a la plantilla mostrada en la Fig. 7.

La Fig. 9 muestra una vista superior de reactores de diferentes capacidades que se fabrican a partir de plantillas que evitan la generación pliegues y en donde se aprecia que la variante es el cuerpo de reactor y no los extremos de reactor.

La Fig. 10 muestra una vista superior de un reactor final y una plantilla para fabricar dicho reactor en donde se está dividiendo en por lo menos tres módulos para que cada una de dichos módulos sea fabricado en serie con por lo menos una plantilla particular, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Fig. 1 1 muestra la plantilla particular o segmento de plantilla correspondiente a un extremo de reactor de conformidad con la división que se hizo en la Fig. 1 0, ya sea para el tipo de plantilla de la Fig. 6 o el de la Fig. 7, y en donde asimismo se aprecia la media de trapecio o rectángulo.

La Fig. 12 muestra una modalidad de invención de la plantilla particular o segmento de plantilla, en donde se está realizando un recorte adicional a dicha plantilla en comparación a la plantilla mostrada en la Fig. 1 1 .

La Fig. 13 muestra una modalidad de un patrón para realizar cortes sobre una manga rectangular de membrana para obtener un reactor o bolsa que evita la generación de pliegues.

La Fig. 14 muestra en una vista superior la ubicación del patrón sobre la manga rectangular en una esquina de un extremo de dicha manga rectangular.

La Fig. 15 muestra en una vista superior un extremo de manga rectangular con los cortes realizados utilizando el patrón, uno por cada esquina de extremo e incluyendo un recorte recto adicional.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La siguiente descripción se presenta para permitir a cualquier persona experta en la técnica hacer y utilizar las modalidades y se proporciona en el contexto de una solicitud en particular y sus requisitos. Varias modificaciones a las modalidades divulgadas serán fácilmente evidentes para aquellos expertos en la técnica y los principios generales definidos en el presente se pueden aplicar a otras modalidades y solicitudes sin apartarse del espíritu y alcance de la presente divulgación. Así, la presente invención no está limitada a las modalidades mostradas, por el contrario debe concordar con el alcance más amplio consistente con los principios y características divulgados en el presente. La Fig. 1 muestra una modalidad del sistema biodigestor 1 de la presente invención, en donde el sistema 1 incluye un reactor 1 0, una salida de biogás 20, una tubería de gas 21 , una brida de entrada 4A, una tubería de entrada 3, un registro de entrada 2, una brida de salida 4B, una tubería de salida 5, un registro de salida 6; una válvula de alivio de presión 22, una trampa de agua 23 y un filtro de sulfuro de hidrógeno 24, también denominado ácido sulfhídrico en disolución, en donde la válvula 22, la trampa 23 y el filtro se encuentran acoplados en la tubería de biogás 21 .

En una modalidad de invención el reactor 10, el registro de entrada 2 y el registro de salida 6 están fabricados con el mismo material de membrana. En una modalidad de invención, el material utilizado para fabricar dichos elementos 10, 2 y 6 se selecciona de la lista de: polietileno ya sea de alta o de baja densidad, polipropileno ya sea de alta o de baja densidad, de elastómero bituminoso o cloruro de polivinilo.

El material orgánico mezclado con agua se introduce al reactor 10 por medio del registro de entrada 2 y la tubería 3. En este sentido, existe una diferencia de alturas entre dicho registro 2 y el reactor 1 0 para que así se forme un sello de agua que impida que el material orgánico regrese al registro de entrada 2. Una vez que se empieza a producir el biogás, este sale por la salida 20 y el biol sale por la tubería de salida 5 para ser recolectado en el registro de salida 6. En este sentido, el biogás que sale por la salida de gas 20, es posteriormente canalizado por una tubería 21 hacia algún aparato o sistema en donde dicho gas pueda ser usado como combustible. Para que el biogás tenga las condiciones adecuadas para su explotación, dicho biogas primeramente pasa por una válvula de alivio de presión 22 y una trampa de agua 23, así como un filtro 24 que elimina el sulfuro de hidrógeno del biogás.

La Fig. 2 muestra una imagen de referencia de un sistema biodigestor como el de una modalidad de la presente invención, en donde se aprecia el material orgánico desde el registro de entrada, pasando por el reactor, en donde se produce biogás, y continuando en el registro de salida ya convertido en biol. El biogás es canalizado a, por ejemplo, una estufa para su aprovechamiento, en donde dicha canalización incluye una válvula de alivio de presión, una trampa de agua, y un filtro de sulfuro de hidrógeno.

La Fig. 3 muestra un ejemplo de dos plantillas simples que se utilizan para fabricar los reactores del arte previo, en donde dichas plantillas al ponerse una sobre la otra y unirse en sus perímetros se forma el reactor. Sin embargo, está técnica de fabricación provoca que se generan una pluralidad de pliegues no deseados a lo largo de la línea de unión entre las dos plantillas.

La Fig. 4, muestra un segundo ejemplo de reactor fabricado con técnicas acostumbras en la técnica utilizando una plantilla rectangular y dos plantillas circulares. Así, a partir de la plantilla rectangular se forma una manga o cilindro cuando dos de sus extremos son unidos (extremos con línea punteada), en donde dicha manga tiene un diámetro correspondiente a las dimensiones originales del rectángulo, es decir en donde el perímetro de la abertura circular de la manga o tubo es igual a la longitud del ancho de la plantilla rectangular original. Un técnico en la materia notará que a partir de cálculos matemáticos conocidos es posible determinar las dimensiones de las plantillas circulares y/o del reactor final. La plantilla circular tiene un diámetro correspondiente al diámetro de la manga de manera que cada plantilla circular funciona como tapa de la manga (por ambos lados de la manga) definiendo así un reactor, en donde el largo de dicho reactor normalmente está definido por las dimensiones de la plantilla rectangular. En este sentido, se ha identificado que esta técnica para fabricar reactores provoca esfuerzos no deseados sobre los extremos distales del reactor, es decir, se generan pliegues a lo largo de la línea de unión de plantillas, reduciendo la vida útil del sistema biodigestor.

La Fig. 5 muestra un ejemplo de los pliegues que se producen sobre la línea de unión de plantillas que generan esfuerzos no deseados sobre el material de reactor. En este sentido, el material es sometido a varios esfuerzos en dicha zona de pliegues que con el tiempo provocan rupturas o fugas, ya que en esas zonas existe un mayor desgaste reduciendo así la vida útil del reactor y representado un riesgo para los usuarios.

La Fig. 6 muestra una modalidad de la presente invención en donde se revela una plantilla 100 con la que a partir de diferentes uniones y/o dobleces se forma un reactor que evita la generación de pliegues. Dicha Fig. 6 muestra en ejemplo que ha sido deformado de sus dimensiones exactas a escala por motivos ilustrativos. La plantilla se forma a partir de un rectángulo AJWZ de membrana, en donde se hacen cortes BCDE y FGHI para remover los cuadriláteros 50, en donde dichos cortes se realizan de forma simétrica en ambos lados de la plantilla 100 (izquierdo y derecho de conformidad con la orientación de la Fig. 6), sin embargo, por motivos ilustrativos sólo se hace referencia a los cortes correspondientes al lado izquierdo de la plantilla 1 00. Así, al unirse la plantilla en su borde más largo (líneas punteadas) se forma una manga incluyendo dichos cortes que, al unirlos de cierta forma, producen una bolsa que al inflarse evita la formación de pliegues como los que se encuentran en la técnica. En una modalidad de invención, las magnitudes de los cortes BCDE y FGHI (y sus correspondientes contrapartes del lado derecho) varían dependiendo de las dimensiones del rectángulo AJWZ, así como de las propiedades mecánicas del material de membrana como dimensiones, espesor, propiedades elásticas, y la capacidad que se pretende para el reactor etc. Por ejemplo, resulta complicado para un fabricante el realizar los dobleces correspondientes sobre un material de membrana de 6mm de espesor que los dobleces sobre un mismo material de 3mm de espesor. Dichos dobleces incluyen dobleces para la fabricación del reactor y/o para la transportación del reactor, ya que dicho reactor debe de ser desinflado, doblado y transportado, o desmantelado para ocupar el menor espacio posible en el medio de transportación.

En este sentido, dentro de las propiedades mecánicas se encuentran igualmente características como propiedades elásticas del material, propiedades térmicas del material, etc.

La distancia EF es igual a la suma de las distancias AB + IJ. La distancia AB y la distancia IJ, pueden o no ser iguales.

Así, al unir las bordes más largos de la plantilla o del rectángulo AJWZ (línea punteada) se forma una manga que incluye los cortes definidos previamente de manera que los elementos AB e IJ al ser unidos forman al elemento Bl.

En una modalidad de invención (no mostrada en las figuras), el rectángulo formado por los puntos DEFG es recortado para formar un rectángulo cuya proyección respecto al cuerpo de la plantilla es menor.

En este sentido, se incluye un método de unión de bordes de plantilla 100, el método incluye los pasos de: Unir el elemento EF con el elemento Bl, en donde el punto B está en contacto directo con el punto E, y el punto F está en contacto con el I ;

Unir el elemento CD con los elementos DE y BC de forma correspondiente;

Unir el elemento GH con los elementos FG y Hl de forma correspondiente;

Un técnico en la materia notará que el método aplica igualmente a la contraparte derecha de la plantilla 100. Asimismo, un técnico en la materia notará que existen diferentes técnicas para realizar los cortes al rectángulo AJWZ para formar la plantilla correspondiente, sin afectar la materia de la presente invención.

En una modalidad de invención, los cortes se realizan después de haber formado la manga, definida por la unión de los extremos más largos AZ y JW de dicho rectángulo AJWZ.

La Fig. 7 muestra una modalidad de la presente invención, en donde se muestra una plantilla 100B para fabricar un reactor de un sistema biodigestor en donde dicho reactor tendrá una forma angulada. Así, a partir de un rectángulo AJWZ de membrana, se realizan los cortes mostrados BCDE y FGHI (incluyendo los cortes equivalentes nos mostrados en las figuras en el lado derecho de la plantilla) para formar los cuadriláteros 50B en donde se incluyen cortes con ángulos Q no-rectos. Dicho ángulo no recto varía según la capacidad final del biodigestor, así como de las propiedades mecánicas del material de membrana y por el lugar en donde se instala dicho biodigestor, por la utilización o no de zanjas, o por algún otro factor. En una modalidad de invención, las dimensiones de dichos cortes y de dicho ángulo varía y dependen de las dimensiones originales del rectángulo AJWZ y de la forma final pretendida para el reactor. En este sentido, el reactor adquiere una forma más amplia en la parte inferior (en relación a la superior u opuesta), conforme el ángulo Q se acerca a 0 a con el fin de soportar de forma más repartida los esfuerzos que genera la acumulación de residuos líquidos y más densos en la parte inferior del reactor. En este sentido, está técnica asimismo permite la implementación de sistemas biodigestores 1 los cuales evitan el uso de zanjas que confinan al reactor.

La distancia EF es igual a la suma de las distancias AB + IJ. La distancia AB y la distancia IJ, pueden o no ser iguales.

Así, al unir las bordes más largos de la plantilla o del rectángulo AJWZ (línea punteada) se forma una manga que incluye los cortes definidos previamente de manera que los elementos AB e IJ, después de dicha unión, se convierten en el elemento Bl.

Asimismo, en la Fig. 7 se muestran las líneas medias de cuadriláteros 50 por las cuales se realizarán los dobleces de manga. Así, una vez doblada la manga de membrana sobre las líneas medias de cuadriláteros es posible unir dichos cuadriláteros para formar el reactor que evita los pliegues.

En este sentido, se incluye un método de unión de bordes de plantilla 100B, el método incluye los pasos de: Para el cuadrilátero inferior izquierdo:

Formar una manga al unir la línea AZ con la línea JW;

Unir la línea CD con la línea adyacente DE, sellando parcialmente la manga;

Unir la línea EF con la línea AB + IJ de forma correspondiente;

Un técnico en la materia notará que el método aplica igualmente a cada otro cuadrilátero de la plantilla 100B. Asimismo, un técnico en la materia notará que existen diferentes técnicas para realizar los cortes para remover los cuadriláteros 50B. En este sentido, en una modalidad de invención, los cortes se realizan antes de haber formado la manga. En otra modalidad de invención, los cortes se realizan después de haber formado la manga.

En una modalidad de invención, el rectángulo formado por los puntos DEFG es recortado para formar un rectángulo cuya proyección respecto al cuerpo de la plantilla es menor. En una modalidad de invención, dicho rectángulo DEFG es recortado hasta llegar aproximadamente a la línea definida por los puntos CH.

En una modalidad de invención, la plantilla mostrada ya sea en la Fig. 6 o en la Fig. 7 es simétrica en relación al eje X y al eje Y (ejes no mostrados en las figuras), en donde cada eje pasa por el centro geométrico de plantilla). En otra modalidad de invención, la plantilla mostrada ya sea en la Fig. 6 o en la Fig. 7 no es simétrica en relación al eje X y al eje Y, en donde cada eje pasa por el centro geométrico de plantilla. Así, como se aprecia en la Fig. 8, en donde además de los recortes para formar los cuadriláteros 50B, se realiza dicho recorte adicional. En este sentido, dicho recorte facilita la unión y doblez de la manga para sellarla totalmente, ya que dicho recorte remueve material sobrante. La profundidad de dicho recorte, como se aprecia en la Fig. 8 depende y varía según aproximadamente la ubicación de la línea CH, pudiendo ser la ubicación de CH ± una constante y/o la longitud de la línea CD, en donde un sellado total se logra cuando la distancia CD es aproximadamente la misma distancia que la suma de distancias BC + DE (en donde DE puede estar o no recortado) de manera que al hacer la unión correspondiente se logra obtener el sellado total formando así el reactor. Recortes similares se realizan en la modalidad mostrada en la Fig. 6. Un técnico en la materia notará que el ángulo Q y la distancia de separación BE (lo mismo aplica para los demás cuadriláteros 50B) entre lados paralelos de cuadrilátero 50B, quienes a su vez definen la longitud de la distancia CD pueden variar ya sea uno, el otro o ambos, sin afectar la materia de la presente invención. En una modalidad de invención, dicha distancia de separación BE depende de las propiedades mecánicas del material de membrana, así como de la capacidad del sistema biodigestor 1 . En una modalidad de invención, la distancia de separación BE es aproximadamente 18% ±1 0% del ancho de la membrana rectangular. En una modalidad particular de invención dicho ángulo Q es de 75 e ± 10 a .

La Fig. 9 muestra una vista superior de reactores de diferentes dimensiones, en donde en una modalidad de invención el ancho de cada reactor se mantiene, pero su largo es el que cambia, de acuerdo a la necesidad de cada usuario. Así, la plantilla correspondiente para formar el reactor sólo se ajusta en el largo.

La Fig. 10 muestra una modalidad de invención, en donde el reactor 1 0 se divide en tres partes o segmentos, en donde cada parte está formada por al menos un segmento de plantilla. Dichas partes son los extremos de reactor 1 1 A y 1 1 B, así como el cuerpo del reactor 12. Un técnico en la materia podrá notar que la cantidad de partes en la que se divide el reactor puede variar sin afectar la materia de la presente invención. Así, en una modalidad de invención, los extremos de reactor 1 1 A y 1 1 B utilizan la misma por lo menos una plantilla manteniendo el diseño que evita los pliegues, y el cuerpo de reactor 12 utiliza otro tipo de plantilla, preferentemente rectangular, que puede variar en su longitud según la necesidad de cada usuario y capacidad del biodigestor 1 , pero manteniendo el mismo diámetro. La por lo menos una plantilla de extremo de reactor 1 1 A y/o 1 1 B son unidas a la plantilla del cuerpo de reactor 12, de manera que entre dichas plantillas de extremo de reactor 1 1 A y/o 1 1 B, y la plantilla de cuerpo de reactor 12 existe una correspondencia, definiendo así una fabricación modular de reactores. Es decir, los extremos de reactor 1 1 A y/o 1 1 B son fabricados por separado y el cuerpo 12 mantiene una forma rectangular simple capaz de posteriormente formar la manga o tubo, de manera que la transportación al lugar donde se implementará el sistema biodigestor es más sencilla.

La Fig. 1 1 muestra las plantillas para fabricar los extremos de reactor de conformidad con las modalidades mostradas ya sea en la Fig. 6 y/o en la Fig. 7 y en donde asimismo se aprecian las medias de cada cuadrilátero.

La Fig. 12 muestra la plantilla que forma el extremo de reactor de conformidad con las modalidades mostradas ya sea en la Fig. 6 y/o en la Fig. 7, en donde se remueve una parte con forma rectangular de dicha plantilla al compararse con las plantillas de la Fig. 1 1 .

Asimismo, se revela un método de fabricación de reactores para biodigestores, en donde se evita la generación de pliegues cuando el reactor está inflado.

La manga o tubo plano de membrana es una membrana rectangular o parcialmente rectangular que ha sido unida por un par de extremos opuestos, en donde dicha manga incluye una parte superior y una parte inferior definidas por las líneas donde se realiza el doblez de manga plana de membrana, pudiendo ser diferente a la línea de unión de extremos opuestos. La parte inferior y la superior teniendo un mismo ancho y largo. En este sentido, dicha manga plana cuenta con un ancho X. Al ser plana, la manga incluye una cara interna de la parte superior que se encuentra en contacto con la cara interna de la parte inferior. Así, al inflar dicha manga, se formará un cilindro cuya circunferencia tendrá un perímetro de 2X. Un técnico en la materia notará que el largo de la manga (no especificado en las figuras) puede variar sin afectar la materia de la presente invención, sin embargo, dicho largo determinará la capacidad del sistema biodigestor 1 . Asimismo, un técnico en la materia notará que estás medidas son casos ideales, ya que el producto final de reactor con gas y residuos líquidos dentro de dicho reactor tendrá una forma deformada o aproximada a una circunferencia, en donde los residuos más pesados se asentarán deformando la parte inferior del reactor y el biogas tendiendo a subir asentándose en la parte superior del reactor.

La Fig. 13 muestra un patrón 500 que es utilizado para realizar cortes prestablecidos en un tubo o manga de membrana para que posteriormente se puedan unir forman el reactor que evita le generación de pliegues. Un técnico en la materia notará que las dimensiones de dicho patrón 500 pueden variar dependiendo de las dimensiones de la plantilla rectangular original sin afectar la materia de la presente invención. Dicho patrón 500 está definido por una placa con forma de trapecio rectangular que incluye una altura mayor, una altura menor, una anchura, un ángulo, una línea inclinada superior 501 y una línea inclinada inferior 502. Así, en una modalidad de invención se utiliza dicho patrón para fabricar el reactor que evita la generación de pliegues.

En una modalidad de invención, la anchura del patrón 500 va desde un 1 % al 49% del ancho del tubo o manga de membrana dependiendo este valor de las propiedades mecánicas del material de membrana. En una modalidad preferida, la anchura del patrón 500 es de aproximadamente 18% ±1 0% del ancho del tubo o manga de membrana (estando dicho tubo o manga en una condición plana).

En una modalidad de invención, la distancia de separación entre líneas paralelas de cuadrilátero va desde un 1 % al 49% del ancho de la plantilla rectangular dependiendo este valor de las propiedades mecánicas del material de membrana. En una modalidad preferida, la distancia de separación es de aproximadamente 18% ±10% de la plantilla rectangular.

En una modalidad de invención, la longitud de al menos una de las líneas paralelas de cuadrilátero es va desde un 1 % hasta un 70% del diámetro de manga inflada idealmente dependiendo este valor de las propiedades mecánicas del material de membrana. En una modalidad preferida, dicha longitud es de aproximadamente 60% ±5% del diámetro.

En una modalidad de invención, la longitud de la altura mayor es aproximadamente la misma que la suma de las longitudes de la línea inclinada superior 501 más la línea inclinada inferior 502.

La Fig. 14 muestra la forma en que el patrón 500 es ubicado sobre un tubo de membrana para realizar los cortes para formar uno de los cuadriláteros 50B (lo mismo aplica para las cuatro esquinas de tubo de membrana). En este sentido, se realiza un corte en la parte superior de tubo de membrana en donde dicho corte se realiza a lo largo de la altura mayor de patrón, dicho corte continua por toda la línea inclinada superior hasta llegar el final de la línea de altura menor BC. Posteriormente se realiza un corte sobre ambas partes del tubo de membrana, es decir, la capa superior y la capa inferior a todo lo largo de la línea inclinada inferior y finalmente se realiza un corte sobre la capa inferior de tubo de membrana a lo largo de la línea de altura mayor DE desde la línea inclinada menor hasta el inicio de dicha altura mayor. Un técnico en la materia notará que el orden o la forma en que se realizan los cortes utilizando el patrón 500 pueden variar sin afectar la materia de la presente invención.

La Fig. 15 muestra un extremo de tubo de membrana en donde se han realizado cortes con el patrón 500 en ambas esquinas de extremo y en donde además se incluye el recorte adicional mostrado en la Fig. 8. En una modalidad de invención, cada reactor incluye medios mecánicos que permiten que dicho reactor sea conectado a por lo menos otro reactor definiendo así un reactor de mayores dimensiones. La conexión puede ser realizada ya sea en serie y/o en paralelo.

En una modalidad de invención, el reactor es fabricado utilizando un material con propiedades elásticas que facilitan el manejo, como la realización de dobleces, y asimismo ayudan a evitar la formación de pliegues.

En una modalidad de invención, el filtro utiliza fibras de material orgánico para filtrar el sulfuro de hidrógeno del biogás. En una modalidad de invención dicho material orgánico es fibra de coco.

En una modalidad de invención, la técnica de unión depende del material seleccionado, pero particularmente se utiliza la técnica de termo-fusión. En una modalidad de invención se utiliza la técnica de soldar, en donde existe un material de aporte conocido en la técnica y que depende del material de membrana. En una modalidad de invención, se utiliza la técnica de termo-fusión y/o soldar. En este sentido, un técnico en la materia notará que otras técnicas de unión y/o soldar pueden aplicarse en la presente invención sin afectar la materia.

En una modalidad de invención, la unión de la línea EF con las líneas AB+IJ se realiza por termo-fusión. En una modalidad de invención, la unión CD con DE se realiza con extrusión o un soldado en donde existe material de aporte.

En una modalidad de invención, el sistema 1 incluye además un reservorio para biogás (no mostrado en las Figuras) el cual se acopla en la salida de biogas para acumular el biogás producido por el sistema 1 y que aún no se ha utilizado. En una modalidad de invención, la fabricación de dicho reservorio se hace a partir de las plantillas y técnicas reveladas en este documento.

Asimismo, un técnico en la materia notará que la plantilla de reactor del sistema de la presente invención puede incluir accesorios que requieren de orificios y/o cortes adicionales sin afectar la materia de la presente invención y que no se muestran en dicha plantilla. Dichos accesorios pueden ser mas no se limitan a: registro de entrada, registro de salida, y/o salida de gas, etc.

Las descripciones precedentes de varias modalidades se han presentado solamente con fines de ilustración y descripción. No se pretende que sean exhaustivas o que pretendan limitar la presente invención a las formas divulgadas. En consecuencia, muchas modificaciones y variaciones serán evidentes para los profesionales expertos en la técnica. Además, la divulgación anterior no pretende limitar la presente invención.